永磁机构真空断路器同步控制的研究

摘要

近年来国内外真空开关智能化的前沿课题是同步开关的研究,同步开关又称为选相控制开关或相控开关,其实质就是根据不同的负载特征,控制开关在零点电压或电流在最佳相位实现分合闸,以主动消除开关过程中产生的涌流或者过电压等电磁暂态效应,或提高开关开断能力。
　　论文从同步控制技术的原理研究出发,首先阐述永磁机构同步关合与分断过程,分析同步关合相位选择原理;然后探讨预击穿特性、环境温度,控制电压等外界因素对同步关合技术的影响以及对应的解决措施;同时分析同步关合技术对合闸暂态过程中过电流和过电压的抑制作用,说明了同步开关的必要性和可行性。
　　在同步开断方面的研究则以单相接地故障电流的分断为研究对象,首先采用泰勒级数简化故障电流数学模型,自适应检测算法实现对故障电流的快速跟踪,从而预测故障电流开断过程中电弧熄灭的电流过零时刻,在MATLAB平台下建立单相故障模型,进行仿真研究,仿真结果表明本文提出的故障电流相控开断算法能够较好预测开断的目标电流零点。
　　最后,研究了同步控制的两个关键技术---信号过零点的提取和分合闸时间的预测。具体如下:采用FIR数字滤波器滤除干扰信号,准确的滤出基波含量,然后运用线性插值方法提取参考信号零点。简要叙述了BP神经网络和遗传算法的原理,提出用BP神经网络预测合闸时间,再用遗传算法优化BP神经网络使其预测误差更为理想,仿真证明基于遗传算法的BP神经网络算法能准确快速的预测合闸时间,稳定性更好,精度更高。为同步控制技术的实现打下了基础。

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1 绪论

1.1同步开关的研究背景

1.2国内外发展现状

1.3同步开关的意义

1.4同步控制选相投切原理

1.5论文的主要研究内容

2 永磁机构断路器和同步控制的原理

2.1永磁机构断路器的工作原理

2.2永磁结构的特点

2.3永磁结构分合闸原理

2.4同步控制的影响因素

2.5本章总结

3 同步断路器的合闸分析

3.1空载变压器的同步关合分析

3.2电容器的同步关合分析

3.3空载线路的同步关合分析

3.4本章总结

4 同步断路器的分闸研究

4.1故障电流相控分断的概述

4.2基于自适应法的短路故障电流零点预测

4.3自适应检测算法原理

4.4算法仿真

4.5本章总结

5 同步控制的关键技术研究

5.1基波信号提取和过零点的检测

5.2遗传BP神经网络在分合闸时间预测中的应用

5.3 本章总结

结论

参考文献

附录Ⅰ 神经网络算法simulink实现

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

攻读硕士学位期间参与项目

致谢